第四章_微机总线技术与总线标准
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微计算机总线(共53张PPT)
INTA#
INTB#
INTC#
INTD#
接口控制
中断
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
JTAG
第39页，共53页。
9. PCI总线原理
• PCI配置空间：PCI设备内有一个256B的 配置存储器，为系统提供本设备的信息 及申请系统存储空间所必需的参数。
PCI主要设备信息： a) 制造商标识（Vendor ID）：PCI组织分
微计算机总线
第1页，共53页。
1. 总线出现的背景：
• 计算机部件要具有通用性，适应不同系 统与不同用户的需求，设计必须模块化。
• 计算机部件产品(模块)供应出现多元化。 • 模块之间的联接关系要标准化，使模块
具有通用性。 • 模块设计必须基于一种大多数厂商认可
的模块联接关系，即一种总线标准。
第2页，共53页。
总线接插件以及按装尺寸均有统一规定。 功能规范：总线每条信号线（引脚的名
称）、功能以及工作过程要有统一规定。 电气规范：总线每条信号线的有效电平、
动态转换时间、负载能力等。
第4页，共53页。
3. 总线的发展情况
• S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为 微计算机技术发展起到了推动作用。
间隔可以不同，但必须是时钟周期的整 数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共 时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。
第18页，共53页。
6.总线操作
• 数据传输类型：分单周方式和突发 (burst)方式。
单周期方式：一个总线周期只传送一个 数据。
第19页，共53页。
单周期数据传送方式
地址线
数据线
地址
T/C
INTB#
INTC#
INTD#
接口控制
中断
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
JTAG
第39页，共53页。
9. PCI总线原理
• PCI配置空间：PCI设备内有一个256B的 配置存储器，为系统提供本设备的信息 及申请系统存储空间所必需的参数。
PCI主要设备信息： a) 制造商标识（Vendor ID）：PCI组织分
微计算机总线
第1页，共53页。
1. 总线出现的背景：
• 计算机部件要具有通用性，适应不同系 统与不同用户的需求，设计必须模块化。
• 计算机部件产品(模块)供应出现多元化。 • 模块之间的联接关系要标准化，使模块
具有通用性。 • 模块设计必须基于一种大多数厂商认可
的模块联接关系，即一种总线标准。
第2页，共53页。
总线接插件以及按装尺寸均有统一规定。 功能规范：总线每条信号线（引脚的名
称）、功能以及工作过程要有统一规定。 电气规范：总线每条信号线的有效电平、
动态转换时间、负载能力等。
第4页，共53页。
3. 总线的发展情况
• S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为 微计算机技术发展起到了推动作用。
间隔可以不同，但必须是时钟周期的整 数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共 时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。
第18页，共53页。
6.总线操作
• 数据传输类型：分单周方式和突发 (burst)方式。
单周期方式：一个总线周期只传送一个 数据。
第19页，共53页。
单周期数据传送方式
地址线
数据线
地址
T/C
微型计算机原理及接口技术(第二版) 第4章
3. 内总线
内总线又称系统总线，用于将构成微型机的各电路板(卡) 连接在一起。
内总线对微型机的设计者是非常重要的。如果所设计系统 的内总线性能很差或工作不可靠，则将直接影响所设计的计算 机的性能，甚至使整个微型机系统不能正常工作。
从微型机问世以来，有许多科学工作者致力于内总线的研 究与开发，不同机型(8位机、16位机、32位机)、不同用途、 性能不一的内总线标准不断地涌现出来。现在已知的内总线标 准超过100种，其中有民用级微型机内总线标准，有工业级微 型机内总线标准，也有军用级微型机内总线标准。微型机系统 设计者可以根据用户的需求和系统设计方案选择某一标准总线， 也可以自己制定专用内总线。
4. 便于调试
当进行微型机系统设计时，由于采用了标准的内总线， 因此在某一电路板设计出来后，可以插到任何具有同样标准 内总线的微型机上进行调试，这为硬件电路板的调试带来了 极大的方便。
5. 便于维修
一级维修又称为部件级维修，要求故障定位达到某一块电 路板、某一个部件或者某一个小设备。维修人员将完好的部件 更换到系统上，使系统立即恢复正常工作。更换下来的故障部 件由用户单位或厂家或专门维修点进行仔细检修，使它再恢复 成为一块完好的部件，处于冷备份状态。这种维修比较容易， 因为部件级的故障定位比较容易。例如，内存扩展卡上的 RAM读/写不正常是很容易发现并判断出来的。更换一块新的 RAM扩展卡也是容易的。同时，一级维修所花的维修时间短， 有利于提高系统的利用率。
2. 简化了系统结构
利用总线，可以简化微型计算机的系统结构。对于小的简 单的微型机系统，根据图1.2可以认为，就是将CPU及构成微型 机的各部分(ROM、RAM、各种接口)都挂接在系统总线上。对于 较为复杂的微型机系统，如PC机，同样是将构成PC机的各组成 部件都连接在总线上。
微机总线与标准共51页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
微机总线与标准 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
微机总线与接口标准
保留 保留
存储器读(从内存空间映像中读数)
存储器写(向内存空间映像中写)
C/BE[3:0]#
1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
命令类型说明 保留 保留
配置读 配置写 存储器多行读 双地址周期 存储器行读 存储器写并无效
21
五、 PCI总线协议
1．PCI总线的传输控制 遵循的管理规则：
17
7. 64位总线扩展信号 • AD[63:32] T/S：扩展的32位地址和数据多路复用线 • C/BE[7:4]# T/S：总线命令和字节使能多路复用扩展
信号线 • REQ64# S/T/S，64位传输请求信号 • ACK64# S/T/S：64位传输允许信号 • PAR64 T/S：奇偶双字节校验
(1) FRAME#和IRDY#定义了总线的忙/闲状态。 (2) 一旦FRAME#信号被置为无效，在同一传输期间
接口一般是以接口插座（头）形式提供使用。 ❖ 总线一般是并行传输；接口有并行传输，也有串
行传输。 ❖ 总线定义的信号线多，而且齐全，有分离的控制
线、数据线和地址线；接口的信号线少，而且不齐 全，一般是控制线、数据线和地址线共用。
2
二、总线的分类
1.按总线功能或信号类型划分 • 数据总线、地址总线、控制总线
15
3.接口控制信号 • FRAME# S/T/S：帧周期信号 • IRDY# S/T/S：主设备准备好信号 • TRDY# S/T/S：从设备准备好信号 • STOP# S/T/S：从设备发出的要求主设备终止当前
的数据传送的信号。 • LOCK# S/T/S：锁定信号 • IDSEL IN：初始化设备选择信号 • DEVSEL# S/T/S：设备选择信号
存储器读(从内存空间映像中读数)
存储器写(向内存空间映像中写)
C/BE[3:0]#
1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
命令类型说明 保留 保留
配置读 配置写 存储器多行读 双地址周期 存储器行读 存储器写并无效
21
五、 PCI总线协议
1．PCI总线的传输控制 遵循的管理规则：
17
7. 64位总线扩展信号 • AD[63:32] T/S：扩展的32位地址和数据多路复用线 • C/BE[7:4]# T/S：总线命令和字节使能多路复用扩展
信号线 • REQ64# S/T/S，64位传输请求信号 • ACK64# S/T/S：64位传输允许信号 • PAR64 T/S：奇偶双字节校验
(1) FRAME#和IRDY#定义了总线的忙/闲状态。 (2) 一旦FRAME#信号被置为无效，在同一传输期间
接口一般是以接口插座（头）形式提供使用。 ❖ 总线一般是并行传输；接口有并行传输，也有串
行传输。 ❖ 总线定义的信号线多，而且齐全，有分离的控制
线、数据线和地址线；接口的信号线少，而且不齐 全，一般是控制线、数据线和地址线共用。
2
二、总线的分类
1.按总线功能或信号类型划分 • 数据总线、地址总线、控制总线
15
3.接口控制信号 • FRAME# S/T/S：帧周期信号 • IRDY# S/T/S：主设备准备好信号 • TRDY# S/T/S：从设备准备好信号 • STOP# S/T/S：从设备发出的要求主设备终止当前
的数据传送的信号。 • LOCK# S/T/S：锁定信号 • IDSEL IN：初始化设备选择信号 • DEVSEL# S/T/S：设备选择信号
第四章总线与时序
总线的层次结构
系统总线
PCI:Peripheral Component——外部设备互连。32/64 位标准总线，数据传输率132MB/s AGP:Accelerated Graphics Port——加速图形接口， 专为提高视频带宽而设计的总线规范。它是点对点连 接，连接控制芯片组和AGP显示卡，因此严格说AGP 不能称为总线，而是一种接口标准
地址锁存器 8282(两片) STB OE 数据收发器 OE 8286 T/R
地址总线
内 存
数据总线
控制总线
I/O 接口
最大模式下有关引脚的定义
•QS1、QS0 : 指令队列状态输出。
QS1 0 0 1 QS0 0 1 0 操作 无操作 从指令队列的第一字节中取走代码 队列空
1
1
除第一字节外，还取走了后续字节中的代码
T1 CLK
T2
T3
T4
总线周期
时序图 时序图:芯片/总线上有关引脚信号随时间发生变化的 关系图。 T1 T2 T3 T4 时间 CLK 有 关 引 脚 信 号 例
A19~A0 ALE D7~D0 MEMR
IBM PC/XT 总线上存储器读周期时序
时序图以时钟脉冲信号作为横坐标轴，表示时间顺序；
总线主控发出地址信号后，总线上的所有部件均 感受到该地址信号，但只有经过译码电路选中的 部件才接收主控的控制信号，并与之通信。 地址总线是单向的，即地址信号只能由总线主控 至从控。地址总线也是三态的，非主控部件不能 驱动地址总线。
总线的基本概念
数据总线
数据总线上传送数据信息，数据总线是双向的， 数据信息可由主控至从控（写），也可由从控至 主控（读）。
ALE
WR